Plane-to-Rayライトトランスポート計測に基づく皮下血管のリアルタイムイメージングシステム

1. はじめに

シーン中の光の伝搬(ライトトランスポート)は,反射や屈折,表面下散乱や相互反射など様々な要素から構成されており,コンピュータグラフィクス分野ではライトトランスポート理論として古くから定式化されている。また,より実際の計測環境に即した照明と観測装置とを結ぶ光の伝播を示す表現(いわゆるライトトランスポート行列)もしばしば用いられている。ライトトランスポートはその計測を通じてシーンの様々な性質を推定することが可能であるが,膨大な計測回数や時間,保存領域が必要になることが課題である。

そこで,ライトトランスポートをいくつかの成分に大別したうえで,それぞれを個別に計測することが一般的であり,例えば偏光の違いを利用して拡散反射光成分と鏡面反射光成分とを分離する手法1〜3)や,空間的周波数の違いを利用して直接光成分と大域光成分とに分離する手法4)などが知られている。近年では,平行化(rectification)されたプロジェクタ-カメラシステムを用いて直接光と間接光がエピポーラ幾何学的に満たす性質の違いを利用し,個別に取得する方法5, 6)が提案されている。Episcan3D5)はラスタスキャン方式で映像をシーンに投影可能なレーザープロジェクタとローリングシャッター方式のカメラとを時間的に同期させて撮影することで,エピポーラ光と非エピポーラ光を分離したイメージング(以下,エピポーラ画像,非エピポーラ画像)を実現した。

私たちは,Episcan3D5)を拡張し,同様のセットアップを用いて非エピポーラ光として観測される間接光成分に対して,近距離で生じたものか遠距離からのものかを区別して取得する手法を開発し,奈良先端大学,カーネギーメロン大学,及びアリゾナ州立大学の国際共著論文を発表した7)。本稿ではその概要を紹介する。

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